Progetto 1.1 “Progetto Integrato Fotovoltaico innovativo, efficiente e Sostenibile” - “Sintesi e caratterizzazione di materiali organici sostenibili per il trasporto di lacune ed elettroni in celle solari a perovskite” - PTR 2025-2027 Ricerca di Sistema elettrico.

Il solare fotovoltaico (FV) è una tecnologia che può contribuire non solo alla transizione energetica globale necessaria a ridurre le emissioni di gas serra e contrastare i cambiamenti climatici, ma anche alla diminuzione dei costi di produzione dell'energia elettrica, come confermato anche da dati IRENA che evidenziano una riduzione dei costi di installazione per impianti FV di taglia utility-scale dell’86% nel periodo 2010-2023. L’attività di ricerca di questo progetto mira a promuovere innovazione nel settore FV e a incoraggiarne la diffusione così da favorire il raggiungimento degli obiettivi nazionali individuati dal PNIEC al 2030. Il progetto si pone come obiettivi: (1) sviluppare tecnologie FV innovative ad alta efficienza da avviare verso i processi produttivi, valutandone la sostenibilità in termini economici ed ambientali; (2) sviluppare metodologie in grado di assicurare le migliori prestazioni energetiche agli impianti FV durante la loro vita utile con un basso costo di gestione; (3) studiare possibili soluzioni per l’integrazione del FV in differenti ambiti applicativi (FV integrato negli edifici, agrivoltaico, fotovoltaico galleggiante), in modo da promuovere l’incremento della capacità FV installata e della penetrazione nel sistema energetico nazionale. Saranno quindi studiati materiali, architetture di celle solari e processi di realizzazione per celle di nuova generazione. In particolare, saranno progettate celle a multigiunzione dove due o più materiali saranno combinati insieme con l’obiettivo di sfruttare meglio lo spettro solare consentendo così di ottenere efficienze maggiori rispetto a quelle ottenibili con dispositivi a singola giunzione. Saranno ad esempio studiate celle in silicio da utilizzare come componente posteriore di celle tandem dove la cella frontale potrà essere realizzata con un assorbitore a base di perovskite (tandem perovskite/silicio) o altri materiali (composti III-V o nitruri). La perovskite potrà essere anche combinata con film a base di CIGS per ottenere celle tandem perovskite/CIGS, ma saranno anche studiate formulazioni chimiche della perovskite differenti che ne consentano o l’utilizzo in celle a singola giunzione oppure la possibilità di progettare e realizzare prototipi di celle a tripla giunzione con assorbitori a base di perovskite e/o di perovskite e silicio. Con l’obiettivo di migliorare la sicurezza, la longevità e l’energia elettrica prodotta degli impianti FV, sono previste attività che si propongono di confrontare le prestazioni e l’affidabilità di differenti tecnologie di moduli FV di recente immissione sul mercato, con una sperimentazione da eseguire in differenti siti. Gli impianti FV già disponibili nel progetto o di nuova realizzazione e i relativi dati prestazionali contribuiranno anche allo sviluppo di tecniche diagnostiche innovative che insieme allo sviluppo di metodi di intelligenza artificiale potranno contribuire a definire strategie di anomaly detection e di riconoscimento dei guasti per gli impianti FV. Al fine di promuovere l’impiego dell’intelligenza artificiale nella gestione degli impianti FV, verranno resi disponibili dati di guasto di impianti fotovoltaici reali, attraverso un repository di dati pubblico. Saranno poi studiate soluzioni per l’applicazione del FV in diversi contesti. Saranno effettuati degli studi volti a sistematizzare le conoscenze attuali su impianti agrivoltaici per suggerire approcci innovativi alla progettazione e/o all’inserimento di essi in aree rurali e peri-urbane. Con la collaborazione di esperti nel settore agricolo e l’ausilio di impianti agrivoltaici su cui effettuare prove sperimentali verranno investigate soluzioni efficaci per il monitoraggio, la manutenzione e l’ottimizzazione delle prestazioni sia agricole che energetiche. Inoltre, con la realizzazione e/o ottimizzazione di impianti dimostratori agrivoltaici nel progetto si costituirà un hub sperimentale diffuso